JP5982005B2

JP5982005B2 - ワーク加工装置

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Publication number: JP5982005B2
Application number: JP2014544130A
Authority: JP
Inventors: 惠史鈴山; 淳 ▲柳▼▲崎▼; 康志末次; 賢治水田; 修長井; 山本　真一; 真一山本; 尚久伊藤
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: JPWO2014068714A1; WO2014068714A1; US9522429B2; US20150258615A1

Description

本発明は、ワークに、キー溝、スプライン、歯車などを形成する際に用いられるワーク加工装置に関する。

ワークの貫通孔にキー溝を形成する際には、スロッターやブローチなどの、往復動工具が用いられている。すなわち、貫通孔の軸方向に、往復動工具を、あたかもノミのように、往復動させることにより、貫通孔にキー溝を形成している。

特開２００７−３０１０１号公報

しかしながら、往復動工具を用いる場合、往復動工具の先端が、ワークの肉に対して、垂直方向から衝突することになる。このため、往復動工具の先端が鋭利であることが要求される。したがって、工具先端の研磨精度が高いことが要求される。そこで、本発明者は、工具に高い研磨精度が要求されない回転工具を用いて、ワークの貫通孔にキー溝を形成する方法を検討した。

ところが、回転工具（後述するラジアル工具など）を有する回転工具ユニットは、工具台に対して、片持ち梁状に支持されている。並びに、回転工具は、自身の軸周りに回転している。このため、回転工具の回転に伴う加工負荷により、回転工具ユニットが振動したり、弾性変形したりするおそれがある。したがって、加工精度が低下するおそれがある。

この点、特許文献１に記載の内面加工装置によると、工具がＺ軸方向両側から支持されている。ただし、同文献記載の内面加工装置に用いられている工具は旋盤加工用の工具（固定工具）であり、回転工具ではない。したがって、回転工具特有の上記課題（加工精度が低下するおそれがあるという課題）は、特許文献１には、開示、示唆されていない。

本発明のワーク加工装置は、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、加工精度が低下しにくいワーク加工装置を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明のワーク加工装置は、互いに直交する座標軸をＺ軸、Ｘ軸として、ワークが取り付けられる主軸台と、該Ｚ軸方向および該Ｘ軸方向に移動可能な工具台と、該工具台に取り付けられる回転工具ユニットと、を備えるワーク加工装置であって、前記主軸台は、前記Ｚ軸方向に移動可能であって該Ｚ軸方向端部に主軸側当接部を有するサポート部材を有し、前記回転工具ユニットは、該Ｚ軸方向から該サポート部材の該主軸側当接部が当接可能な工具側当接部を有する工具本体と、該工具本体から突出し自身の軸周りに回転可能な工具と、を有し、該主軸側当接部と該工具側当接部とを当接させた状態で、該工具本体を該Ｚ軸方向に移動させることにより、回転する該工具で前記ワークを加工することを特徴とする。

本発明のワーク加工装置によると、サポート部材により、回転工具ユニットをＺ軸方向から保持することができる。このため、工具の振動や弾性変形を抑制することができる。したがって、加工精度が低下しにくい。

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸に直交する前記座標軸をＹ軸として、前記工具は、前記工具本体から該Ｙ軸方向に突出しており、前記ワークは、前記Ｚ軸方向に延在する貫通孔を有し、該貫通孔の内部において該工具本体を該Ｚ軸方向に移動させることにより、該工具で、該貫通孔に、該Ｚ軸方向に延在する溝を形成する構成とする方がよい。

回転工具の一例として、ラジアル工具が挙げられる。ラジアル工具は、ワークの外周面に孔を穿設する際に用いられる。ラジアル工具は、スライド機構により、Ｚ軸方向（主軸方向）、Ｘ軸方向（Ｚ軸に対して直交する方向）に移動可能である。ラジアル工具の軸方向は、Ｘ軸方向である。

ワークの外周面に孔を穿設する際には、まず、ラジアル工具を自身の軸周りに回転させる。次に、チャックに固定されたワークの外周面の径方向外側において、ラジアル工具を有する回転工具ユニットをＺ軸方向に移動させる。続いて、孔を穿設する座標において、回転工具ユニットの移動方向を、Ｚ軸方向からＸ軸方向に、切り替える。そして、ワークの外周面に、回転しているラジアル工具の先端を押し当てる。このようにして、ワークの外周面に、Ｘ軸方向に延在する孔を穿設する。

ここで、ラジアル工具の軸方向（穿孔方向）はＸ軸方向である。また、ラジアル工具の移動方向は、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向のみである。このため、仮に、ワークの貫通孔に溝を形成する場合に当該ラジアル工具を転用すると、Ｚ軸方向を溝の延在方向に、Ｘ軸方向を溝の深さ方向に、各々対応させることになる。

しかしながら、この場合、溝の溝幅方向（Ｙ軸方向＝Ｚ軸およびＸ軸に対して直交する方向）に、ラジアル工具を動かすことができなくなる。このため、溝の溝幅を拡張することができなくなる。

この点、本構成によると、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向に移動可能な工具台に対して、工具がＹ軸方向に突出している。Ｙ軸方向は、溝の溝深さ方向に対応している。Ｘ軸方向は、溝の溝幅方向に対応している。このため、工具台をＸ軸方向に移動させることにより、溝の溝幅を拡げることができる。

また、仮に、工具がＸ軸方向に突出している場合、Ｘ軸方向が溝の溝深さ方向に、Ｙ軸方向が溝の溝幅方向に、各々対応することになる。したがって、溝幅拡張機能を確保するためには、既存の工具台にＹ軸方向の移動機構（例えばスライドなど）を増設する必要がある。これに対して、本構成によると、既存の工具台（Ｚ軸方向、Ｘ軸方向に移動可能な工具台）を、そのまま使用することができる。このため、汎用性が高い。

（３）好ましくは、上記（２）の構成において、前記主軸側当接部と前記工具側当接部とは、前記Ｘ軸方向にずれた状態で、係合可能である構成とする方がよい。溝の溝幅を拡張するためには、主軸側当接部に対して、工具側当接部を、Ｘ軸方向にずらす必要がある。この点、本構成によると、主軸側当接部に対して工具側当接部をずらしても、主軸側当接部と前記工具側当接部との間の係合状態を確保することができる。このため、溝幅拡張時においても、工具の振動や弾性変形を抑制することができる。

（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記主軸側当接部および前記工具側当接部のうち、一方は前記Ｘ軸方向に延在する係合リブを、他方は該Ｘ軸方向に延在し該係合リブが挿入される係合溝部を、有する構成とする方がよい。

本構成によると、主軸側当接部に対して工具側当接部をずらしても、係合リブと係合溝部との間の係合状態を確保することができる。このため、溝幅拡張時においても、工具の振動や弾性変形を抑制することができる。

本発明によると、加工精度が低下しにくいワーク加工装置を提供することができる。

図１は、第一実施形態のＣＮＣ旋盤の内部斜視図である。図２は、同ＣＮＣ旋盤のＸ軸スライド、工具台本体、タレット、回転工具ユニットの透過斜視図である。図３は、同ＣＮＣ旋盤の回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図である。図４は、溝形成方法の第一切削工程の第一段階における、回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図である。図５は、同工程の第二段階初期における、回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図である。図６は、同工程の第二段階終期における、回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図である。図７は、溝形成方向のオフセット工程における、回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図である。図８は、溝形成方法の第二切削工程の第一段階における、回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図である。図９は、同工程の第二段階における、回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図である。図１０は、第二実施形態のＣＮＣ旋盤の回転工具ユニット付近の透過右面図である。図１１（ａ）は、溝形成方法の第一切削工程における、第三実施形態のＣＮＣ旋盤の回転工具ユニット付近の透過右面図である。図１１（ｂ）は、溝形成方法の第二切削工程における、同回転工具ユニット付近の透過右面図である。図１１（ｃ）は、溝形成方法の第三切削工程における、同回転工具ユニット付近の透過右面図である。図１２は、その他の実施形態のＣＮＣ旋盤の回転工具ユニットの透過斜視図である。

１：ＣＮＣ旋盤（ワーク加工装置）。
２：回転工具ユニット、２０：工具本体、２００：工具側当接部、２００ａ：係合リブ、２１：エンドミル（工具）、２４：歯車部、２４０：シャフト、２４１：かさ歯車、２５：歯車部、２５０：シャフト、２５１：かさ歯車、２６：平歯車、２７：ホルダ部、２８０：プーリ、２８１：ベルト。
４：工具台、４０：工具台本体、４１：タレット、４１０：中央部、４１１：外輪部、４１１ａ：取付面、４１１ｂ：取付孔、４２：Ｘ軸スライド、４３：Ｘ軸下スライド、４４：Ｚ軸スライド、４５：Ｚ軸下スライド、４６：歯車部、４６０：シャフト、４６１：かさ歯車、４７：歯車部、４７０：シャフト、４７１：かさ歯車。
６：主軸台、６０：主軸台本体、６１：主軸、６２：チャック、６３：サポートバー（サポート部材）、６３０：主軸側当接部、６３０ａ：係合溝部。
７：ベッド、７０：傾斜部。
９：ワーク、９０：貫通孔、９１：キー溝（溝）、９１ａ：半加工溝、９２：溝。
Ｗ１：溝幅。

以下、本発明のワーク加工装置をＣＮＣ旋盤として具現化した実施の形態について説明する。

＜第一実施形態＞
［ＣＮＣ旋盤の構成］
まず、本実施形態のＣＮＣ旋盤の構成について説明する。以下の図において、Ｚ軸方向は、左右方向（主軸方向）に対応している。Ｘ軸方向は、後上−前下方向に対応している。Ｙ軸方向は、後下−前上方向に対応している。Ｚ軸、Ｘ軸、Ｙ軸は、互いに直交している。

図１に、本実施形態のＣＮＣ旋盤の内部斜視図を示す。図１に示すように、ＣＮＣ旋盤１は、回転工具ユニット２と、工具台４と、主軸台６と、ベッド７と、を備えている。

ベッド７は、工場の床面に配置されている。ベッド７の上面右後側には、傾斜部７０が配置されている。傾斜部７０は、後方から前方に向かって下るスロープ状を呈している。

主軸台６は、ベッド７の上面左前側に配置されている。主軸台６は、主軸台本体６０と、主軸６１と、チャック６２と、サポートバー６３と、を備えている。サポートバー６３は、本発明の「サポート部材」の概念に含まれる。主軸６１は、主軸台本体６０の右面から右側に突設されている。主軸６１は、左右方向に延在している。主軸６１は、自身の軸周りに回転可能である。チャック６２は、いわゆる三つ爪チャックである。チャック６２は、主軸６１の右端に配置されている。チャック６２には、着脱可能に、円筒状のワーク９が固定されている。すなわち、ワーク９には、左右方向に延在する貫通孔９０が穿設されている。サポートバー６３は、左右方向に延在する丸棒状を呈している。サポートバー６３は、主軸台本体６０から右側に突出している。図１に矢印Ｙ１で示すように、サポートバー６３は、左右方向に移動可能である。サポートバー６３の右端面は、主軸側当接部６３０である。主軸側当接部６３０は、一対の係合溝部６３０ａを備えている。係合溝部６３０ａは、Ｘ軸方向に延在している。Ｘ軸方向から見て、係合溝部６３０ａは、Ｖ字状を呈している。一対の係合溝部６３０ａは、Ｙ軸方向に並んでいる。

工具台４は、工具台本体４０と、タレット４１と、Ｘ軸スライド４２と、Ｘ軸下スライド４３と、Ｚ軸スライド４４と、Ｚ軸下スライド４５と、二つの歯車部（図略）と、を備えている。

Ｚ軸下スライド４５は、傾斜部７０に配置されている。図１に矢印Ｙ２で示すように、Ｚ軸スライド４４は、Ｚ軸下スライド４５に対して、左右方向に移動可能である。Ｘ軸下スライド４３は、Ｚ軸スライド４４の上面に配置されている。図１に矢印Ｙ３で示すように、Ｘ軸スライド４２は、Ｘ軸下スライド４３に対して、Ｘ軸方向に移動可能である。工具台本体４０は、Ｘ軸スライド４２に固定されている。タレット４１は、工具台本体４０の左側に配置されている。Ｚ軸スライド４４、Ｘ軸スライド４２により、タレット４１つまり回転工具ユニット２は、Ｚ軸方向およびＸ軸方向に、移動可能である。

図２に、本実施形態のＣＮＣ旋盤のＸ軸スライド、工具台本体、タレット、回転工具ユニットの透過斜視図を示す。図２に示すように、タレット４１は、中央部４１０と、外輪部４１１と、を備えている。外輪部４１１は、１０角形状を呈している。すなわち、外輪部４１１は、１０個の取付面４１１ａを備えている。１０個の取付面４１１ａには、各々、後述する回転工具ユニット２を取り付けることができる。取付面４１１ａの中央には、径方向に延在する取付孔４１１ｂが穿設されている。外輪部４１１は、中央部４１０に対して、３６°ずつ回転可能である。つまり、角度割出可能である。

歯車部４６は、工具台本体４０および中央部４１０の内部に、配置されている。歯車部４６は、シャフト４６０とかさ歯車４６１とを備えている。シャフト４６０は、左右方向に延在している。シャフト４６０は、工具台本体４０から中央部４１０まで、延在している。かさ歯車４６１は、シャフト４６０の左端に配置されている。かさ歯車４６１は、中央部４１０の内部に配置されている。シャフト４６０の右端には、モータ（図略）から、回転方向の駆動力を伝達可能である。

歯車部４７は、中央部４１０の内部に配置されている。歯車部４７は、シャフト４７０とかさ歯車４７１とを備えている。シャフト４７０は、Ｘ軸方向に延在している。シャフト４７０は、シャフト４６０に対して、直交する方向に延在している。かさ歯車４７１は、シャフト４７０の後上端に配置されている。かさ歯車４７１とかさ歯車４６１とは、互いに噛合している。シャフト４７０の前下端は、外輪部４１１の１０個の取付孔４１１ｂのうち、シャフト４７０の前下側の取付孔４１１ｂに、連なっている。言い換えると、１０個の取付孔４１１ｂは、外輪部４１１が３６°ずつ回転することにより、交代でシャフト４７０に連なることができる。

回転工具ユニット２は、工具本体２０と、エンドミル２１と、歯車部２４、２５と、７個の平歯車２６と、ホルダ部２７と、を備えている。エンドミル２１は、本発明の「工具」の概念に含まれる。

図３に、本実施形態のＣＮＣ旋盤の回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図を示す。ホルダ部２７は、外輪部４１１の取付面４１１ａに着脱可能に取り付けられている。工具本体２０は、ホルダ部２７の左面から、左方に突設されている。工具本体２０は、左右方向に延在する円筒状を呈している。工具本体２０の左端面は、工具側当接部２００である。図３に透過して示すように、工具側当接部２００は、一対の係合リブ２００ａを備えている。係合リブ２００ａは、Ｘ軸方向に延在している。Ｘ軸方向から見て、係合リブ２００ａは、Ｖ字状を呈している。一対の係合リブ２００ａは、Ｙ軸方向に並んでいる。工具側当接部２００と主軸側当接部６３０とは、左右方向に対向している。また、一対の係合リブ２００ａと一対の係合溝部６３０ａとは、左右方向に対向している。

エンドミル２１は、工具本体２０の左端付近の外周面から、径方向外側に突設されている。エンドミル２１は、Ｙ軸方向に延在する短軸円柱状を呈している。エンドミル２１の外周面および前上側の端面には、刃（図略）が形成されている。

図２に示すように、歯車部２４は、シャフト２４０とかさ歯車２４１とを備えている。シャフト２４０は、Ｘ軸方向に延在している。シャフト２４０の後上側の部分は、外輪部４１１の取付孔４１１ｂ（シャフト４７０の前下側の取付孔４１１ｂ）に挿入されている。シャフト２４０の後上端とシャフト４７０の前下端とは、回転トルク伝達可能に係合している。シャフト２４０の前下側の部分は、ホルダ部２７の内部に配置されている。かさ歯車２４１は、シャフト２４０の前下端に配置されている。

歯車部２５は、ホルダ部２７の内部に配置されている。歯車部２５は、シャフト２５０とかさ歯車２５１とを備えている。シャフト２５０は、Ｙ軸方向に延在している。シャフト２５０は、シャフト２４０に対して、直交する方向に延在している。かさ歯車２５１は、シャフト２５０の後下端に配置されている。かさ歯車２５１とかさ歯車２４１とは、互いに噛合している。

７個の平歯車２６は、ホルダ部２７および工具本体２０の内部に配置されている。７個の平歯車２６は、シャフト２５０とエンドミル２１とを、動力伝達可能に連結している。７個の平歯車２６のうち、右端の平歯車２６は、シャフト２５０の前上端に配置されている。７個の平歯車２６のうち、左端の平歯車２６は、エンドミル２１に連なっている。７個の平歯車２６のうち、残りの５個の平歯車２６は、左右両端の一対の平歯車２６間を、左右方向に連結している。

エンドミル２１の回転機構について簡単に説明する。図２に示すように、モータを駆動すると、矢印Ｙ４に示すように、歯車部４６が自身の軸周りに回転する。歯車部４６のかさ歯車４６１と歯車部４７のかさ歯車４７１とは、互いに噛み合っている。このため、矢印Ｙ５で示すように、歯車部４７も自身の軸回りに回転する。歯車部４７のかさ歯車４７１と歯車部２５のかさ歯車２５１とは、互いに噛み合っている。このため、矢印Ｙ６で示すように、歯車部２５も自身の軸周りに回転する。歯車部２５のシャフト２５０には、７個の平歯車２６のうち、右端の平歯車２６が固定されている。このため、右端の平歯車２６も回転する。７個の平歯車２６は互いに噛合している。このため、矢印Ｙ７で示すように、７個の平歯車２６のうち、左端の平歯車２６も回転する。したがって、左端の平歯車２６に連結されているエンドミル２１も、自身の軸周りに回転する。このようにして、工具台本体４０内部のモータにより、エンドミル２１を回転駆動する。

［ＣＮＣ旋盤による溝形成方法］
次に、本実施形態のＣＮＣ旋盤による溝形成方法について説明する。溝形成方法は、第一切削工程と、オフセット工程と、第二切削工程と、を有している。

（第一切削工程）
図４に、溝形成方法の第一切削工程の第一段階における、回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図を示す。第一段階においては、矢印Ｙ１ａで示すように、サポートバー６３を、右側に突出させる。サポートバー６３は、主軸６１、チャック６２、ワーク９の貫通孔９０の径方向内側を移動する。そして、工具本体２０の工具側当接部２００を、サポートバー６３の主軸側当接部６３０に、突き当てる。この際、主軸側当接部６３０の一対の係合溝部６３０ａに、工具側当接部２００の一対の係合リブ２００ａを、係合させる。この状態を右側から見ると、工具本体２０は、貫通孔９０の径方向内側に収容されている。エンドミル２１は、ワーク９の貫通孔９０付近の肉と部分的に重複している。当該重複部分が、被切削部分である。

図５に、同工程の第二段階初期における、回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図を示す。図６に、同工程の第二段階終期における、回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図を示す。第二段階においては、エンドミル２１を自身の軸周りに回転させる。次に、矢印Ｙ１ｂで示すように、サポートバー６３と工具本体２０とを当接させたまま、ワーク９に対して、サポートバー６３および回転工具ユニット２を左側に移動させる。なお、回転工具ユニット２の移動は、図１に矢印Ｙ２で示すように、Ｚ軸スライド４４を左側に移動させることにより行う。当該移動により、サポートバー６３および工具本体２０は、貫通孔９０の径方向内側を移動する。一方、エンドミル２１は、自身の軸周りに回転しながら、かつ左側に移動しながら、ワーク９の肉を切削する。貫通孔９０の内周面には、左右方向に延在する半加工溝９１ａが形成される。半加工溝９１ａ形成後、サポートバー６３および回転工具ユニット２は、図４に示す状態（エンドミル２１が貫通孔９０の右側に配置されている状態）まで、復動する。

（オフセット工程）
図７に、溝形成方向のオフセット工程における、回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図を示す。本工程においては、まず、矢印Ｙ１ａで示すように、回転工具ユニット２を、右側に微動させる。そして、工具本体２０の工具側当接部２００を、サポートバー６３の主軸側当接部６３０から、離間させる。次に、矢印Ｙ３ａで示すように、回転工具ユニット２を後上側に微動させる。回転工具ユニット２の移動は、図１に矢印Ｙ３で示すように、Ｘ軸スライド４２を後上側に移動させることにより行う。

（第二切削工程）
図８に、溝形成方法の第二切削工程の第一段階における、回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図を示す。第一段階においては、矢印Ｙ１ｂで示すように、工具本体２０の工具側当接部２００を、サポートバー６３の主軸側当接部６３０に、突き当てる。この際、主軸側当接部６３０の一対の係合溝部６３０ａに、工具側当接部２００の一対の係合リブ２００ａを、係合させる。

ここで、オフセット工程において、回転工具ユニット２は後上側に微動している。このため、工具本体２０は、サポートバー６３に対して、後上側、つまり半加工溝９１ａの溝幅方向にずれた状態で、当接している。

図９に、同工程の第二段階における、回転工具ユニット、主軸、チャック、サポートバーの斜視図を示す。第二段階においては、前出図５、図６同様に、サポートバー６３および工具本体２０を、Ｘ軸方向に互いにずれた状態のまま、左側に移動させる。そして、半加工溝９１ａの溝幅を拡張する。その後、図９に矢印Ｙ１ａで示すように、サポートバー６３および工具本体２０を、右側に移動させる。このようにして、ワーク９の貫通孔９０の内周面に、左右方向に延在すると共に所定の溝幅Ｗ１を有する、キー溝９１を形成する。なお、キー溝９１は、本発明の「溝」の概念に含まれる。

［作用効果］
次に、本実施形態のＣＮＣ旋盤１の作用効果について説明する。本実施形態のＣＮＣ旋盤１によると、図５に示すように、貫通孔９０にキー溝９１を形成する際に、サポートバー６３により、回転工具ユニット２をＺ軸方向から保持することができる。このため、エンドミル２１の振動や弾性変形を抑制することができる。したがって、キー溝９１の加工精度が向上する。

また、本実施形態のＣＮＣ旋盤１によると、図１に示すように、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向に移動可能なタレット４１に対して、エンドミル２１がＹ軸方向に突出している。Ｙ軸方向は、キー溝９１の溝深さ方向に対応している。Ｘ軸方向は、キー溝９１の溝幅方向に対応している。このため、タレット４１をＸ軸方向に移動させることにより、キー溝９１の溝幅を拡げることができる。

また、仮に、エンドミル２１がＸ軸方向に突出している場合、Ｘ軸方向がキー溝９１の溝深さ方向に、Ｙ軸方向がキー溝９１の溝幅方向に、各々対応することになる。したがって、溝幅拡張機能を確保するためには、既存の工具台４にＹ軸方向の移動機構（例えばスライドなど）を増設する必要がある。これに対して、本実施形態のＣＮＣ旋盤１によると、既存の工具台４を、そのまま使用することができる。このため、汎用性が高い。

また、本実施形態のＣＮＣ旋盤１によると、図３に示すように、主軸側当接部６３０に係合溝部６３０ａが、工具側当接部２００に係合リブ２００ａが、各々配置されている。係合溝部６３０ａ、係合リブ２００ａは、各々Ｘ軸方向に延在している。このため、図７、図８に示すように、主軸側当接部６３０に対して工具側当接部２００をＸ軸方向にずらしても、係合溝部６３０ａと係合リブ２００ａとの間の係合状態を確保することができる。したがって、溝幅拡張時においても、エンドミル２１の振動や弾性変形を抑制することができる。

また、本実施形態のＣＮＣ旋盤１によると、図９に示すように、キー溝９１の溝幅Ｗ１を、オフセット工程における、サポートバー６３に対する工具本体２０のオフセット量により、調整することができる。

また、本実施形態のＣＮＣ旋盤１によると、図９に示すように、キー溝９１の溝幅拡張方向を、オフセット工程における、サポートバー６３に対する工具本体２０のオフセット方向により、調整することができる。

＜第二実施形態＞
本実施形態のＣＮＣ旋盤と、第一実施形態のＣＮＣ旋盤との相違点は、回転工具ユニットが二つのエンドミルを備えている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。図１０に、本実施形態のＣＮＣ旋盤の回転工具ユニット付近の透過右面図を示す。なお、図１、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。また、図１０に示すのは、溝完成後のワーク９である。また、説明の便宜上、ワーク９、工具本体２０、エンドミル２１に、ハッチングを施す。図１０に示すように、回転工具ユニット２は、二つのエンドミル２１を備えている。二つのエンドミル２１は、工具本体２０の外周面に、Ｙ軸方向に１８０°対向して配置されている。

本実施形態のＣＮＣ旋盤と、第一実施形態のＣＮＣ旋盤とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のように、回転工具ユニット２に二つのエンドミル２１を配置してもよい。こうすると、径方向に対向する二つの溝９２を、一度に貫通孔９０の内周面に形成することができる。

＜第三実施形態＞
本実施形態のＣＮＣ旋盤と、第一実施形態のＣＮＣ旋盤との相違点は、溝形成方法が、第一切削工程、第一オフセット工程、第二切削工程、第二オフセット工程、第三切削工程を有している点である。ここでは相違点についてのみ説明する。

図１１（ａ）に、溝形成方法の第一切削工程における、本実施形態のＣＮＣ旋盤の回転工具ユニット付近の透過右面図を示す。図１１（ｂ）に、溝形成方法の第二切削工程における、同回転工具ユニット付近の透過右面図を示す。図１１（ｃ）に、溝形成方法の第三切削工程における、同回転工具ユニット付近の透過右面図を示す。なお、図１、図３、図９と対応する部位については、同じ符号で示す。

図１１（ａ）に示すように、第一切削工程においては、完成後のキー溝９１の溝幅方向中央部分に対応する、半加工溝９１ａを形成する。図１１（ｂ）に示すように、第一オフセット工程においては、回転工具ユニット２を後上方向（溝幅方向）に、所定のオフセット量Ｓ１だけ、移動させる。図１１（ｂ）に示すように、第二切削工程においては、エンドミル２１を左右方向（Ｚ軸方向）に移動させることにより、半加工溝９１ａの溝幅を拡張する。図１１（ｃ）に示すように、第二オフセット工程においては、回転工具ユニット２を前下方向（溝幅方向）に、所定のオフセット量Ｓ１（図１１（ａ）の状態に対するオフセット量）だけ、移動させる。図１１（ｃ）に示すように、第三切削工程においては、エンドミル２１を左右方向（Ｚ軸方向）に移動させることにより、半加工溝９１ａの溝幅を拡張する。このようにして、三回の切削工程を経て、キー溝９１が形成される。

本実施形態のＣＮＣ旋盤と、第一実施形態のＣＮＣ旋盤とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のように、切削工程、オフセット工程の実行数は特に限定しない。キー溝９１の溝幅Ｗ１、必要な加工精度などに応じて、実行数は適宜設定すればよい。また、オフセット方向、オフセット量Ｓ１は特に限定しない。キー溝９１の位置、溝幅Ｗ１に応じて、適宜設定すればよい。

＜その他＞
以上、本発明のワーク加工装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

図１２に、その他の実施形態のＣＮＣ旋盤の回転工具ユニットの透過斜視図を示す。なお、図２と対応する部位については、同じ符号で示す。図１２に示すように、一対のプーリ２８０と、ベルト２８１とにより、エンドミル２１を回転させてもよい。すなわち、一対のプーリ２８０のうち、一方を歯車部２５に連結し、他方をエンドミル２１に連結してもよい。そして、一対のプーリ２８０間に、ベルト２８１を巻き架けてもよい。このように、エンドミル２１の駆動機構は特に限定しない。

上記実施形態においては、ワーク９の貫通孔９０の内周面に、左右方向に延在するキー溝９１を形成した。しかしながら、スプライン、内歯車などを形成することもできる。スプライン、内歯車なども、本発明の「溝」の概念に含まれる。

チャック６２をＺ軸周りに回転させると、ワーク９を回転させることができる。溝形成方法（図４〜図９参照）を実行し、ワーク９を所定角度だけ回転させ停止し、再び溝形成方法を実行する。この作業を繰り返すことにより、貫通孔９０の内周面に、スプラインや内歯車を形成することができる。

上記実施形態においては、図７に示すように、オフセット工程を、貫通孔９０の右側で行ったが、貫通孔９０の径方向内側で行ってもよい。すなわち、図６に示す状態の直後に、オフセット工程を行い、第二切削工程に移行してもよい。こうすると、エンドミル２１の復動時（貫通孔９０を左側から右側に移動する際）に、半加工溝９１ａの溝幅を拡張することができる。

上記実施形態においては、主軸側当接部６３０に係合溝部６３０ａを、工具側当接部２００に係合リブ２００ａを、各々配置した。しかしながら、主軸側当接部６３０に係合リブ２００ａを、工具側当接部２００に係合溝部６３０ａを、各々配置してもよい。また、主軸側当接部６３０および工具側当接部２００に、互いに型対称となるような、Ｘ軸方向に延在する段差を配置してもよい。

上記実施形態においては、工具（エンドミル２１）の軸方向をＹ軸方向に設定した。しかしながら、工具の軸方向は、Ｙ軸方向に限定しない。Ｚ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のうち、少なくとも一つの成分を含む方向であればよい。

上記実施形態においては、工具（エンドミル２１）によりワーク９の貫通孔９０にキー溝９１を形成した。しかしながら、工具によりワーク９の外周面を加工してもよい。また、工具によりワークの軸方向端面を加工してもよい。

上記実施形態においては、本発明の「工具」として、エンドミル２１を用いた。しかしながら、フライスカッターを用いてもよい。ＣＮＣ旋盤１の主軸方向は特に限定しない。すなわち、横型旋盤、正面旋盤、立型旋盤として本発明のワーク加工装置を具現化してもよい。

Claims

互いに直交する座標軸をＺ軸、Ｘ軸として、
ワークが取り付けられる主軸台と、
該Ｚ軸方向および該Ｘ軸方向に移動可能な工具台と、
該工具台に取り付けられる回転工具ユニットと、
を備えるワーク加工装置であって、
前記主軸台は、前記Ｚ軸方向に移動可能であって該Ｚ軸方向端部に主軸側当接部を有するサポート部材を有し、
前記回転工具ユニットは、該Ｚ軸方向から該サポート部材の該主軸側当接部が当接可能な工具側当接部を有する工具本体と、該工具本体から突出し自身の軸周りに回転可能な工具と、を有し、
該主軸側当接部と該工具側当接部とを当接させた状態で、該工具本体を該Ｚ軸方向に移動させることにより、回転する該工具で前記ワークを加工し、
前記Ｚ軸および前記Ｘ軸に直交する前記座標軸をＹ軸として、
前記工具は、前記工具本体から該Ｙ軸方向に突出しており、
前記ワークは、前記Ｚ軸方向に延在する貫通孔を有し、
該貫通孔の内部において該工具本体を該Ｚ軸方向に移動させることにより、該工具で、該貫通孔に、該Ｚ軸方向に延在する溝を形成し、
前記主軸側当接部と前記工具側当接部とは、前記Ｘ軸方向にずれた状態で、係合可能であることを特徴とするワーク加工装置。
前記主軸側当接部および前記工具側当接部のうち、一方は前記Ｘ軸方向に延在する係合リブを、他方は該Ｘ軸方向に延在し該係合リブが挿入される係合溝部を、有する請求項１に記載のワーク加工装置。